ES2238183B1

ES2238183B1 - Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo.

Info

Publication number: ES2238183B1
Application number: ES200400293A
Authority: ES
Inventors: J. Javier Tabera Galvan; Alejandro Ruiz Rodriguez; Fco Javier Señorans Rodriguez; Elena Ibañez Ezequiel; Guillermo J. Reglero Rada; Tomas Albi Virella; Augusto Lanzon Rey; Maria Carmen Perez Camino; Maria Angeles Guinda Garin; Mirella Rada Rada
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universidad Autonoma de Madrid
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universidad Autonoma de Madrid
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2006-12-16
Anticipated expiration: 2024-02-09
Also published as: WO2005075614A1; ES2238183A1

Abstract

Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo. Mediante el procedimiento de la invención se obtienen compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo. En una primera etapa se someten las hojas a extracción sólido-líquido con disolventes orgánicos, preferentemente hexano o etanol, y se concentra a vacío el extracto bruto obtenido. En una segunda etapa se realiza un fraccionamiento de ese extracto bruto por extracción en contracorriente en columna con CO{sub,2} supercrítico y separación en dos celdas en que se fijan diferentes condiciones de presión y/o temperatura que cambian el poder disolvente del CO{sub,2}, precipitando diferentes compuestos. El procedimiento de la invención permite extraer de la hoja de olivo productos naturales de interés para las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética, como ceras, escualeno, {be}-caroteno, {al}-tocoferol, oleuropeina, hidroxitirosol y otros compuestos fenólicos, {be}-sitosterol, {al} y {be}-amirina, eritrodiol, uvaol y otros alcoholes terpénicos, ácido oleanólico, ácido ursólico y ácido maslínico, entre otros.

Description

Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es un procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo mediante extracción sólido-líquido con disolventes y posterior fraccionamiento con CO_{2} en estado supercrítico. En una primera etapa se someten las hojas a extracción sólido-líquido con disolventes orgánicos, preferentemente hexano o etanol, y se concentra a vacío el extracto bruto obtenido. En una segunda etapa se realiza un fraccionamiento de ese extracto bruto por extracción en contracorriente en columna con CO_{2} supercrítico y separación en dos celdas en que se fijan diferentes condiciones de presión y/o temperatura que cambian el poder disolvente del CO_{2}, precipitando diferentes compuestos.

El procedimiento de la invención permite extraer de la hoja de olivo productos naturales de interés para las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética, como ceras, escualeno, \beta-caroteno, \alpha-tocoferol, oleuropeina, hidroxitirosol y otros compuestos fenólicos, \beta-sitosterol, \alpha y \beta-amirina, eritrodiol, uvaol y otros alcoholes terpénicos, ácido oleanólico, ácido ursólico y ácido maslínico, entre otros.

Estado de la técnica

El presente invento es relativo a la obtención de compuestos naturales de alto valor añadido a partir de hoja de olivo, subproducto del olivar que entra en las almazaras en cantidades considerables (alrededor de un 10% sobre el peso de la aceituna) y del que actualmente se obtiene escasa rentabilidad. Los compuestos obtenidos son, entre otros: ceras, escualeno, \beta-caroteno, \alpha-tocoferol, oleuropeina, hidroxitirosol y otros compuestos fenólicos, \beta-sitosterol, \alpha y \beta-amirina, eritrodiol, uvaol y otros alcoholes terpénicos, ácido oleanólico, ácido ursólico y ácido maslínico. Algunos de ellos (escualeno, \beta-caroteno, \alpha-tocoferol, hidroxitirosol y otros compuestos fenólicos) presentan actividad antioxidante, por lo que encuentran aplicación tanto en la prolongación de la vida útil de los alimentos como en la disminución del estrés oxidativo del organismo humano. Con este segundo propósito pueden usarse como ingredientes de alimentos funcionales o de fármacos. También se utilizan en farmacia, parafarmacia y cosmética en preparados de uso tópico protectores y regeneradores de la piel. Como consecuencia de la disminución del estrés oxidativo del organismo se han descrito estos compuestos como antiateromatosos (la oxidación de las LDL inicia la formación de placas de ateroma), anticancerígenos (algunos radicales libres pueden ser mutagénicos) y protectores frente a las cataratas (la agregación de proteínas en el cristalino está muy relacionada con fenómenos oxidativos). También presentan efectos antitumorales el ácido oleanólico y el (3-sitosterol que, a su vez, reduce el nivel de colesterol LDL en sangre. Otras actividades farmacológicas descritas son la antiinflamatoria (ácido oleanólico, ácido ursólico, ácido maslínico, eritrodiol y uvaol) y la bactericida (escualeno, oleuropeina y ácido oleanólico). El ácido ursólico se utiliza también en preparados cosméticos contra las arrugas de la piel. Actualmente, se estudia el ácido maslínico como inhibidor de las proteasas responsables del poder infectivo del VIH.(ES2140329) y de parásitos intestinales del género Cryptosporidium (ES2131467). La infección por estos protozoos es de alto riesgo en paciente inmunodeprimidos y para ella no existe terapia específica.

El interés por los compuestos de alto valor añadido presentes en la hoja de olivo ha dado lugar a numerosos desarrollos tecnológicos para su extracción y purificación, muchos de ellos dirigidos al aprovechamiento de sus propiedades en el ámbito alimentario y de la salud.

Algunos de estos desarrollos (US6338865, EP1157701, FR2588159, ES2056745) se proponen mejorar la conservación de los alimentos, principalmente a través de la actividad antioxidante de los compuestos extraídos, así como algunas propiedades funcionales que resultan beneficiosas para la salud tras la ingestión de esos alimentos o ingredientes. Otros (US2003185921, US5714150) se dirigen al aislamiento y caracterización de los compuestos extraídos y a la evaluación in vitro de sus diversas actividades farmacológicas. Finalmente, la mayor parte (DE10213032, DE10213019, DE10213031, US2003152656, US2002054927, FR2810887, FR2830195, EP1213025, FR2815852, DE3901286) utiliza los compuestos extraídos de la hoja como principios activos de formulaciones cosméticas o dermatológicas para el cuidado de la piel y el cabello, que van desde su uso como productos desodorantes o anticaspa hasta la fotoprotección o el tratamiento del acné.

En los procedimientos de extracción se suele secar y/o moler la hoja (US2003152656, US2002054927, FR2810887, EP1157701), extraerla con algún disolvente orgánico (US2003185921, US2003152656, FR2810887, EP1157701), con agua (US2002054927, ES2056745), o con mezcla etanol-agua (US5714150); en algunos casos se utiliza el extractor Soxhlet (DE10213032, DE10213019, DE10213031, EP1213025). El extracto obtenido se suele concentrar o desecar mediante evaporación o liofilización (US2003152656, US2002054927, FR2810887, EP1157701, US5714150, ES2056745). El extracto obtenido por cualquiera de los procedimientos anteriores o similares puede ser concentrado y fraccionado mediante extracción con CO_{2} en estado supercrítico (P > 7,3 MPa y T > 31,1ºC), en las que posee propiedades de solvatación similares a las de los líquidos y viscosidades y difusividades similares a las de los gases, por lo que resulta un extractante ideal. La capacidad de extracción del dióxido de carbono supercrítico puede hacerse selectiva hacia un determinado grupo de compuestos modificando su densidad, lo que puede conseguirse en una misma instalación con ligeros ajustes de la presión y la temperatura. Además, el CO_{2} supercrítico no es tóxico, se libera de los productos extraídos por simple paso al estado gaseoso, y produce extracciones eficaces a temperaturas suaves y, obviamente, en atmósfera no oxidante. No se ha encontrado ninguna aplicación de la extracción con fluidos supercríticos para concentrar, fraccionar y/o purificar los compuestos extraídos de la hoja de olivo. Sí existe un precedente (GB644917) en que se usa CO_{2} para crear una atmósfera inerte protectora contra la oxidación de los compuestos extraídos mediante disolventes de diferentes aceites vegetales y animales; pero, a diferencia del presente invento, se usa es estado gaseoso y a baja presión, por lo que no tiene ningún efecto extractivo.

Breve descripción de la invención

El presente invento implica un proceso para la extracción y fraccionamiento de compuestos de alto valor añadido presentes en la hoja de olivo, de aplicación en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética.

El proceso comprende una extracción sólido-líquido con disolventes orgánicos, preferentemente hexano o etanol, de la hoja de olivo, una extracción con CO_{2} supercrítico del extracto bruto anterior concentrado y un fraccionamiento de este último extracto. Se utiliza hoja de olivo lavada si procede de la poda del olivo o sin lavar si procede de la separación de las aceitunas de la almazara.

Cuando se va a utilizar hexano, la hoja de olivo se seca mediante aire forzado a una temperatura comprendida entre 30 y 40ºC durante al menos 24 horas y se pica en picadora de cuchillas.

Cuando se va a utilizar etanol, la hoja de olivo se extrae entera y sin secar.

Para la extracción sólido-líquido las hojas se extraen mediante contacto prolongado (maceración) con el disolvente orgánico, hexano o etanol, en una proporción hoja/disolvente comprendida entre 1/4 - 1/20 peso/volumen y a una temperatura comprendida entre 20ºC y 40ºC. Si el disolvente es hexano, la maceración transcurre durante un periodo comprendido entre 30 y 60 horas. Si el disolvente es etanol la maceración transcurre durante un periodo comprendido entre 100 y 160 horas.

A continuación se procede a la clarificación, mediante filtración o centrifugación, del extracto y posteriormente a la concentración del clarificado mediante evaporación a vacío del disolvente (T 40ºC), hasta conseguir un volumen de extracto bruto comprendido entre el 20% y el 50% del volumen de macerado inicial.

El extracto bruto así obtenido se extrae en contracorriente con CO_{2} supercrítico en una columna rellena en un intervalo de temperaturas comprendido entre 35 y 50ºC y en un intervalo de presiones comprendido entre 15 y 35 Mpa obteniéndose un extracto supercrítico en el cual existe menor concentración de disolvente orgánico que en el extracto bruto.

El efluente de esta columna, extracto supercrítico, se lleva a una primera celda de separación donde, por disminución de la presión a valores inferiores a los 20 MPa, preferentemente comprendidos entre 10 y 15 Mpa, y/o cambio de la temperatura se modifica el poder disolvente del CO_{2}, precipitando los compuestos no solubles en estas nuevas condiciones.

El efluente de esta primera celda se lleva a una segunda celda de separación, donde se vuelve a reducir la presión a valores inferiores a 2 MPa, preferentemente comprendidos entre 1 y 2 MPa, llevando al dióxido de carbono al estado gaseoso y produciéndose la precipitación de todos los compuestos que venían disueltos en él.

Al final del proceso se recogen las dos fracciones, de composición distinta, obtenidas en las dos celdas. Una tercera fracción (refinado), constituida principalmente por el disolvente orgánico y los compuestos no solubles en CO_{2} supercrítico, se recoge de la columna de extracción.

Descripción detallada de la invención

El procedimiento objeto de la presente invención consiste en la extracción de la hoja de olivo con disolventes orgánicos, preferentemente hexano o etanol. Las hojas, obtenidas de la poda del olivo o separadas de las aceitunas en las almazaras, se lavan o no, según su procedencia, se secan con aire forzado a 30-40ºC y se pican con picadora de cuchillas si se van a extraer con disolventes como el hexano o se extraen enteras y sin secar con disolventes como el etanol. La extracción se realiza mediante contacto prolongado (maceración) durante un tiempo comprendido entre 30 y 60 horas si se emplea hexano o entre 100 y 160 horas si se emplea etanol, en una proporción hoja/disolvente comprendida entre 1/4-1/20 (peso/volumen) y a una temperatura comprendida entre 20 y 40ºC. A continuación se concentra el extracto a vacío (10-20 mm de presión), manteniendo la temperatura por debajo de 40ºC, hasta conseguir un volumen comprendido entre el 20% y el 50% del inicial. Finalmente se clarifica mediante filtración con placa filtrante o centrifugación.

El extracto bruto obtenido según se acaba de describir se alimenta a una columna rellena de extracción, capaz de soportar presiones superiores a los 40 MPa, recorrida en sentido contrario por dióxido de carbono en estado supercrítico, preferentemente a presión comprendida entre 15 y 35 MPa y temperatura comprendida entre 35 y 50ºC, en una cantidad (medida en condiciones atmosféricas) comprendida entre 5 y 40 veces el caudal de alimentación de extracto bruto, preferentemente 12 veces. Cuando interese, puede favorecerse la solubilidad de los compuestos más polares añadiendo a la corriente de CO_{2} una pequeña proporción de un disolvente polar (modificador o cosolvente).

Cuando la extracción se realiza con hexano un modificador adecuado es el etanol que se añadiría en proporción de hasta el 10% sobre el caudal de CO_{2}, mientras que cuando la extracción se lleva a cabo con etanol, el modificador adecuado es agua que se añade en igualmente en proporción de hasta el 10% sobre el caudal de CO_{2}.

El CO_{2} supercrítico conteniendo los compuestos solubles en las condiciones de la columna de extracción pasa a una primera celda separadora en la que mediante reducciones en la presión y/o variaciones en la temperatura se disminuye el poder disolvente del CO_{2}, de forma que precipitan preferentemente un primer grupo de compuestos, insolubles en las nuevas condiciones. El color de esta primera fracción suele ser amarillo-verdoso. En esta primera celda separadora la presión del dióxido de carbono está comprendida entre 10 y 15 MPa.

A continuación, el dióxido de carbono, conteniendo los compuestos aún solubles en las condiciones de presión y temperatura de la primera celda separadora, se lleva a una segunda celda en la que, mediante una nueva disminución de presión, pasa al estado gaseoso, precipitando todos los compuestos que traía disueltos. En esta segunda celda separadora la presión del dióxido de carbono está comprendida entre 1 y 2 MPa. Esta segunda fracción suele ser incolora o amarilla pálida.

La tercera fracción está constituida por el refinado, el extracto bruto ya extraído con CO_{2} supercrítico que queda en la columna de extracción. Se recoge por gravedad, por la base de la misma, una vez despresurizado el sistema. Queda enriquecida en los compuestos menos solubles en dióxido de carbono a la densidad de éste en la columna de extracción y suele presentar un color marrón-verdoso, más oscuro que el extracto bruto.

Ejemplos de realización de la invención Ejemplo 1 Extracción con hexano

Se parte de 1000 g de hojas de olivo, que se lavan con agua y se secan con aire entre 30-40ºC durante 6 horas, se pican y se extraen durante 48 horas con 5 litros de hexano. El macerado se filtra en placa filtrante a vacío y se concentra a vacío hasta 1 litro a una temperatura inferior a 40ºC.

El extracto bruto en hexano así obtenido, conteniendo entre otros compuestos 962,4 \mug/g de \alpha-tocoferol, 123,5 \mug/g de \beta-sitosterol y 429,0 \mug/g de alcoholes terpénicos se alimenta a razón de 200 mL/h a la columna (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 17,6 mm de diámetro interno y 180 cm de altura), rellena con anillos Fenske, y se extrae en contracorriente con 2500 mL/h de CO_{2} a 20 MPa y 35ºC durante 35 minutos, con adición de etanol como modificador (10% sobre el caudal de CO_{2}). El extracto obtenido se separa parcialmente en la primera celda separadora (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 270 mL de capacidad) reduciendo la presión a 12 MPa, obteniéndose en ella un producto amarillo verdoso conteniendo 105,6 \mug/g de \alpha-tocoferol, 57,6 \mug/g de \beta-sitosterol y 103,3 \mug/g de alcoholes terpénicos. El efluente de esta primera se lleva a la segunda celda separadora (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 270 mL de capacidad) donde, por disminución de la presión hasta 1 MPa, se recuperan los compuestos disueltos en el dióxido de carbono, ahora en estado gaseoso, obteniéndose en ella un producto amarillo pálido conteniendo 80,4 \mug/g de \alpha-tocoferol, 474,7 \mug/g de \beta-sitosterol y 1661,6 \mug/g de dialcoholes triterpénicos. Tanto el \beta-sitosterol como los alcoholes terpénicos se concentran en la segunda celda separadora, mientras que el \alpha-tocoferol queda, en su mayor parte, en el refinado.

Ejemplo 2 Extracción con etanol

Se parte de 1000 g de hojas de olivo y se extraen durante 140 horas con 20 litros de etanol del 96%. El macerado se filtra en placa filtrante a vacío y se decolora con 20 g de carbón activo en polvo (CLARIMEX tipo 061C) filtrándose a través de papel de filtro MN 616 (Machery-Nagel). La disolución se concentra a vacío hasta el 20% del volumen original, a una temperatura inferior a 40ºC, produciéndose un precipitado (mayoritariamente ácido oleanólico) que se separa por centrifugación o filtración.

El extracto bruto en etanol así obtenido, conteniendo entre otros compuestos 78,6 \mug/g de hidroxitirosol, 140,2 \mug/g de eritrodiol y 70,0 \mug/g uvaol se alimenta a razón de 150 mL/h a la columna (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 17,6 mm de diámetro interno y 180 cm de altura), rellena con anillos Fenske, y se extrae en contracorriente con 2500 mL/h de CO_{2} a 25 MPa y 35ºC durante 120 minutos, con adición de agua como modificador (5% sobre el caudal de CO_{2}). El extracto obtenido se separa parcialmente en la primera celda separadora (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 270 mL de capacidad) reduciendo la presión a 10 MPa, obteniéndose en ella un producto amarillento conteniendo 34,8 \mug/g de hidroxitirosol, 320,2 \mug/g de eritrodiol y 240,0 \mug/g uvaol. El efluente de esta primera se lleva a la segunda celda separadora (de acero inoxidable AISI 316, cilíndrica, de 270 mL de capacidad) donde, por disminución de la presión hasta 2 MPa, se recuperan los compuestos disueltos en el dióxido de carbono, ahora en estado gaseoso, obteniéndose en ella un producto amarillo pálido conteniendo 29,0 \mug/g de hidroxitirosol, 70,2 \mug/g de eritrodiol y 50,6 \mug/g uvaol. Tanto el eritrodiol como el uvaol se concentran en la primera celda separadora, mientras que el hidroxitirosol queda, en su mayor parte, en el refinado (284,2 \mug/g).

Claims

1. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo mediante extracción sólido-líquido con disolventes orgánicos y posterior fraccionamiento con CO_{2} en estado supercrítico caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a): obtención de un extracto sólido-líquido de hojas de olivo frescas mediante maceración en disolventes orgánicos, preferentemente hexano o etanol;

b): filtración o centrifugación del macerado obtenido en la etapa anterior para clarificarlo;

c): concentración del clarificado de la etapa anterior para obtener un extracto bruto de hoja de olivo;

d): paso de dióxido de carbono en condiciones supercríticas a través de una columna rellena de extracción supercrítica en contracorriente con el extracto bruto alimentado a la misma;

e): conducción del efluente formado, constituido mayoritariamente por algunos de los compuestos de interés disueltos en dióxido de carbono, a una primera celda de separación donde precipitan en mayor cantidad los compuestos menos solubles;

f): conducción del efluente de la primera celda de separación a una segunda en la que el dióxido de carbono es transformado en gas, precipitando el resto de los compuestos disueltos en él;

g): recogida de los compuestos precipitados en las dos etapas anteriores y del refinado que queda en la columna, con lo que se consiguen tres fracciones del extracto bruto.

2. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza hoja de olivo lavada si procede de la poda del olivo o sin lavar si procede de la separación de las aceitunas de la almazara.

3. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque cuando se utiliza hexano, la hoja de olivo se seca mediante aire forzado a una temperatura comprendida entre 30 y 40ºC durante al menos 24 horas y se pica en picadora de cuchillas.

4. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque cuando se utiliza etanol, la hoja de olivo se extrae entera y sin secar.

5. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque se utiliza una proporción hoja/disolvente comprendida entre 1/4 -1/20 peso/volumen.

6. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1,2,3 y 5 caracterizado porque si el disolvente es hexano la maceración transcurre durante un periodo comprendido entre 30 y 60 horas.

7. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1,2,4 y 5 caracterizado porque si el disolvente es etanol la maceración transcurre durante un periodo comprendido entre 100 y 160 horas.

8. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque se utiliza una temperatura de maceración comprendida entre 20ºC y 40ºC.

9. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque se concentra el filtrado, mediante evaporación a vacío del disolvente (T 40ºC), hasta conseguir un volumen de extracto bruto comprendido entre el 20% y el 50% del volumen de macerado inicial.

10. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque la operación de extracción supercrítica en contracorriente del extracto bruto se realiza en un intervalo de temperaturas comprendido entre 35 y 50ºC.

11. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque la operación de extracción supercrítica en contracorriente del extracto bruto se realiza en un intervalo de presiones comprendido entre 15 y 35 MPa.

12. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-11, caracterizado porque la operación de fraccionamiento en la primera celda separadora de los compuestos de interés presentes en la corriente de CO_{2} se realiza por disminución de la presión a valores inferiores a los 20 MPa, preferentemente comprendidos entre 10 y 15 MPa.

13. Procedimiento para obtener compuestos de alto valor añadido a partir de hoja de olivo según las reivindicaciones 1-12, caracterizado porque la operación de fraccionamiento en la segunda celda separadora de los compuestos de interés presentes en la corriente de CO_{2} se realiza por disminución de la presión a valores inferiores a 2 MPa, preferentemente comprendidos entre 1 y 2 MPa.